工业硅是以硅石为原料,以碳质材料为还原剂,通过在矿热炉中熔炼获得,可用于生产硅铝合金、有机硅、多晶硅等产品,下游应用领域已经渗透国防军工、信息产业、新能源等相关行业,是新能源、新材料产业发展不可或缺的重要材料。
图1:工业硅产业链
按照国家标准(GBT2881-2014),可以分为8个牌号,并以数字表示,4位数字依次分别表示产品中主要杂质元素铁、铝、钙的最高含量要求,如4210#工业硅指的是铁含量<=0.4%,铝含量<=0.2%,钙含量<=0.1%。其中Si4210需求量最大,Si5530应用更为广泛。2021年我国工业硅主要生产规格421#产量108万吨占比37%,通氧553#产量74万吨占比25%,不通氧553#产量28万吨占比10%,其余规格为等外硅、441#、3303#、2202#等。即将上市的工业硅期货的交割品是Si5530,Si4210及以上作为替代交割品。
工业硅冶炼还原反应式为SiO2+2C→Si+2CO,我国工业硅每吨成本在16000—25000元之间,电力占比最高,硅石对质量影响大。生产1吨工业硅需要2.7-3吨硅石,2吨碳质还原剂(种类包括木炭、石油焦、低灰分烟煤等),0.1-0.13吨电极;用电成本占比最大(约30%),每吨工业硅冶炼电耗在11000-14000度,硅石和还原剂成本构成了另外一大类成本,合计占比在40%左右。
图2:工业硅成本构成
我国工业硅原料有一定地域特征,硅石主要分布在西北、中南、华东地区,例如新疆、云南、湖北、江西、甘肃、内蒙古。电力在新疆地区生产以火电为主,全年较稳定,云南与四川地区以水电为主,因枯水期、平水期、丰水期影响,电价有季节性差异。6-10月为丰水期,开工率一般能达到高位,而11月-5月为枯水期,开工率较低。以及我国西部地区木炭资源较为丰富。
所以,硅矿储运充足,煤炭资源丰富,电力成本更低等优势,导致我国工业硅生产主要集中在西北、西南,以新疆、云南和四川三大产区为主。2021年我国工业硅产量291万吨,其中新疆、云南和四川产量占比分别为48%、19.4%和10.3%,三区占比达到62.8%。另外,我国工业硅生产行业集中度高,行业前10厂家产量占比全国总量50%,其中合盛硅业一家独大,2021年产量占比达30%,为该行业的龙头企业,且尚有大量产能待投。
图3:各省工业硅产量
下游应用上工业硅划分为冶金极和化学级两类,化学级用途是作为生产有机硅、多晶硅、以及少量耐火材料的起始原料,冶金级即为如铝合金为主的非铁基合金添加剂。工业硅下游需求分布整体呈4:3:3的三足鼎立之势,2021年下游消耗工业硅消费占比为有机硅38%,铝合金27%,多晶硅27%。从区域看,最大的消费地是华东42%,工业硅三大下游产品有机硅、多晶硅、铝合金均有分布;华北17%其次,主要来自于出口港天津港、内蒙古、河北等省份的有机硅和铝合金消费;华南15%第三,消费主要来自于第一大出口港黄埔港,及广东本省的铝合金消费。
图4:工业硅消费分布
图5:我国工业硅贸易流向
有机硅因其兼备无机材料与有机材料的优异性能,广泛覆盖8000多个应用领域,有着“工业味精”的称誉,是工业硅下游需求占比最大的板块。通过将工业硅粉与甲烷气体混合反应,生成有机硅单体,再加工成硅橡胶、硅油、硅树脂来生产其余化工品。其中,硅橡胶为有机硅最主要的产品,占比70%左右,而硅橡胶中密封胶占比42%、高温胶占比30%,有机硅另外一个主要产品硅油占比22%。终端广泛应用在建筑、汽车、纺织、医疗、电子等各个领域。
图6:有机硅产品占比
图7:有机硅终端应用
多晶硅本质上是硅的提纯后生成单机硅和多晶硅,下游主要分为光伏级和电子级。从 2021 年全球不同类型多晶硅消费格局看,用于光伏电池的硅料占94%左右,其中太阳能级多晶硅与颗粒硅分别占到91%、3%,而可用于芯片的电子级多晶硅占比为6%,可见目前多晶硅需求以光伏为主导。
两者对于多晶硅需求最大的区别在于对原料纯度要求,其中光伏生产所需的多晶硅规格为99.9999999%,7个9纯度,高温去除氧后的半导体级多晶硅规格要求更为严苛为99.999999999%,11个9纯度。
图8:多晶硅下游应用
硅铝合金的生产工艺较为简单,90%以上原料为铝,其他微量元素金属元素为添加剂,通过加入工业硅来提高金属流动性及韧性和耐腐蚀性。铝合金按加工方法分为变形铝合金和铸造铝合金两大类,铸造铝合金主要应用于汽车,变形铝合金主要应用于建筑。
图9:铝合金下游领域
从全球角度来看,主要工业硅生产国为中国、巴西、美国、挪威、法国等国,2021年全球工业硅产量377万吨,其中中国产量291万吨,占比达77%。中国也是世界上最大的工业硅消费国,2021年中国消费占比56%,欧盟27国15%、美国7%、日本5%。另外,我国工业硅产量中有25%用于出口,由于受到欧美国家对中国的反倾销限制,中国工业硅主要供应到亚洲地区,以日本和韩国为主。
图10:全球工业硅贸易流向
个人观点,经供参考,不作为投资建议!